Ghosts of order on the frontier of chaos

What kinds of motion can occur in classical mechanics? We address this question by looking at the structures traced out by trajectories in phase space; the most orderly, completely integrable systems are characterized by phase trajectories confined to low-dimensional, invariant tori. The KAM theory examines what happens to the tori when an integrable system is subjected to a small perturbation and finds that, for small enough perturbations, most of them survive.

The KAM theory is mute about the disrupted tori, but, for two-dimensional systems, Aubry and Mather discovered an astonishing picture: the broken tori are replaced by "cantori," tattered, Cantor-set remnants of the original invariant curves. We seek to extend Aubry and Mather's picture to higher dimensional systems and report two kinds of studies; both concern perturbations of a completely integrable, four-dimensional symplectic map. In the first study we compute some numerical approximations to Birkhoff periodic orbits; sequences of such orbits should approximate any higher dimensional analogs of the cantori. In the second study we prove converse KAM theorems; that is, we use a combination of analytic arguments and rigorous, machine-assisted computations to find perturbations so large that no KAM tori survive. We are able to show that the last few of our Birkhoff orbits exist in a regime where there are no tori.

Síntese, caracterização e avaliação da capacidade bactericida de copolímeros à base de 2-vinilpiridina funcionalizados

Neste trabalho, dois copolímeros à base de 2-vinilpiridina (2Vpy), estireno (Sty) e divinilbenzeno (DVB) foram sintetizados empregando a técnica de polimerização em suspensão aquosa via radical livre. Os copolímeros com diferentes características morfológicas foram preparados variando a composição da mistura diluente, constituída por tolueno e n-heptano, solventes solvatantes e não solvatantes para as cadeias poliméricas. A caracterização estrutural desses materiais foi feita através de medidas de área específica, volume de poros, diâmetro médio de poros e densidade aparente. Além disso, esses materiais foram avaliados por microscopia ótica e eletrônica de varredura, por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e análise elementar. Os copolímeros Sty-DVB-2Vpy foram modificados quimicamente através de reação de quaternização das unidades de 2Vpy usando dois reagentes: iodeto de metila e acrilonitrila. A quaternização dos copolímeros Sty-DVB-2Vpy foi confirmada através de espectroscopia de infravermelho, pelo aparecimento das bandas de absorção características do íon peridíneo e do grupo nitrila e também pela análise do comportamento térmico. Os produtos dessas reações foram submetidos à avaliação da capacidade bactericida através do método de contagem em placas contra suspensão de Escherichia coli. O copolímero do tipo gel quaternizado com iodeto de metila apresentou a maior ação bactericida registrada, com eficiência até a concentração de 104 células/mL. Contudo, a maioria dos materiais quaternizados não apresentou ação biocida significativa. Com o objetivo de maximizar a atividade bactericida dos materiais preparados, os copolímeros quaternizados e não quaternizados foram impregnados com iodo por meio de duas metodologias: em solução e em fase vapor. O teor de iodo incorporado foi quantificado por análise gravimétrica. Foi possível observar que os copolímeros quaternizados e impregnados com iodo se mostraram mais eficientes como agentes bactericidas que os copolímeros não funcionalizados impregnados com iodo. De uma forma geral, foi possível perceber que a ação bactericida dos polímeros é fruto da associação entre as suas características de porosidade, o grau de quaternização alcançado e o teor de iodo incorporado. Para efeito de comparação foram feitos também ensaios bactericidas com uma resina comercial à base de Sty-DVB com grupo amônio quaternário, VP OC 1950. Os testes mostraram que a resina comercial não possui atividade bactericida. A impregnação de iodo a essa resina comercial forneceu um material com ação biocida semelhante à do copolímero do tipo gel, quaternizado com iodeto de metila e impregnado com iodo

Investigation of bulk indium antimonide as heterodyne detector for the submillimeter wavelength region

Bulk n-lnSb is investigated at a heterodyne detector for the submillimeter wavelength region. Two modes or operation are investigated: (1) the Rollin or hot electron bolometer mode (zero magnetic field), and (2) the Putley mode (quantizing magnetic field). The highlight of the thesis work is the pioneering demonstration or the Putley mode mixer at several frequencies. For example, a double-sideband system noise temperature of about 510K was obtained using a 812 GHz methanol laser for the local oscillator. This performance is at least a factor or 10 more sensitive than any other performance reported to date at the same frequency. In addition, the Putley mode mixer achieved system noise temperatures of 250K at 492 GHz and 350K at 625 GHz. The 492 GHz performance is about 50% better and the 625 GHz is about 100% better than previous best performances established by the Rollin-mode mixer. To achieve these results, it was necessary to design a totally new ultra-low noise, room-temperature preamp to handle the higher source impedance imposed by the Putley mode operation. This preamp has considerably less input capacitance than comparably noisy, ambient designs.

In addition to advancing receiver technology, this thesis also presents several novel results regarding the physics of n-lnSb at low temperatures. A Fourier transform spectrometer was constructed and used to measure the submillimeter wave absorption coefficient of relatively pure material at liquid helium temperatures and in zero magnetic field. Below 4.2K, the absorption coefficient was found to decrease with frequency much faster than predicted by Drudian theory. Much better agreement with experiment was obtained using a quantum theory based on inverse-Bremmstrahlung in a solid. Also the noise of the Rollin-mode detector at 4.2K was accurately measured and compared with theory. The power spectrum is found to be well fit by a recent theory of non- equilibrium noise due to Mather. Surprisingly, when biased for optimum detector performance, high purity lnSb cooled to liquid helium temperatures generates less noise than that predicted by simple non-equilibrium Johnson noise theory alone. This explains in part the excellent performance of the Rollin-mode detector in the millimeter wavelength region.

Again using the Fourier transform spectrometer, spectra are obtained of the responsivity and direct detection NEP as a function of magnetic field in the range 20-110 cm^-1. The results show a discernable peak in the detector response at the conduction electron cyclotron resonance frequency tor magnetic fields as low as 3 KG at bath temperatures of 2.0K. The spectra also display the well-known peak due to the cyclotron resonance of electrons bound to impurity states. The magnitude of responsivity at both peaks is roughly constant with magnet1c field and is comparable to the low frequency Rollin-mode response. The NEP at the peaks is found to be much better than previous values at the same frequency and comparable to the best long wavelength results previously reported. For example, a value NEP=4.5x10^-13/Hz^1/2 is measured at 4.2K, 6 KG and 40 cm^-1. Study of the responsivity under conditions of impact ionization showed a dramatic disappearance of the impurity electron resonance while the conduction electron resonance remained constant. This observation offers the first concrete evidence that the mobility of an electron in the N=0 and N=1 Landau levels is different. Finally, these direct detection experiments indicate that the excellent heterodyne performance achieved at 812 GHz should be attainable up to frequencies of at least 1200 GHz.

Análise de metais tóxicos em Sardinella brasiliensis (sardinha) no canal Sernambetiba da Lagoa da Tijuca (Rio de Janeiro/RJ)

Elementos-traço, de fontes naturais ou antropogênicas, são despejados continuamente nos rios, fato que acarreta sérios problemas, devido a sua toxicidade, longa persistência, bioacumulação e biomagnificação na cadeia alimentar. O sistema lagunar Tijuca-Jacarepaguá-Marapendi recebe um enorme aporte de nutrientes e poluentes devido aos impactos antrópicos em seus rios. Este estudo tem como objetivo principal avaliar os níveis de cobre, zinco, chumbo e alumínio em músculo e víscera na espécie Sardinella brasiliensis (sardinha), que habita a saída do Canal de Sernambetiba, Barra da Tijuca, Rio de Janeiro (RJ). Ao total foram analisados 44 indivíduos. O cobre em músculo apresentou uma concentração média de 0,5 0,66 mg/Kg e de 1,3 10,13 mg/Kg em víscera. Os valores de zinco em músculo e víscera foram de 5,2 3,69 mg/Kg e 25,6 48,16 mg/Kg, respectivamente. A concentração de chumbo foi de 2,48 3,09 mg/Kg (músculo) e 25,6 48,16 mg/Kg (víscera), enquanto a concentração de alumínio variou de 1,68 3,67 mg/Kg em músculo e 28,72 26,99 mg/Kg em víscera. Dentre as amostras, 56,8% apresentaram valores acima do limite estabelecido para consumo humano pela legislação brasileira para chumbo. Os elementos-traço apresentaram tendências de acumulação diferentes de acordo com o local (músculo ou víscera). As concentrações dos metais em músculo foram menores do que em vísceras. Os valores encontrados devem servir de alerta para uma contaminação da população de Sardinella brasiliensis que habita a saída do canal de Sernambetiba. Concluiu-se que a concentração de chumbo nos peixes encontrados estão acima dos limites permitidos para o consumo humano, e que a região encontra-se impactada

A small perturbation theory for cycloidal propellers

A hydromechanical theory is developed for cycloidal propellers for two limiting modes of operation wherein U » ΩR and U « ΩR, with U the rectilinear propeller speed (speed of advance) and ΩR the rotational blade speed. A first order theory is developed from the basic principles of the kinematics and dynamics of fluid motion and proceeds from the point of view of unsteady hydrofoil theory.

Explicit expressions for the instantaneous forces and moments produced by blade motions are presented. On the basis of these results an optimization procedure is carried out which minimizes the energy loss under the constraint of specified mean thrust. Under optimal conditions the propeller is found to possess high Froude efficiencies in both the high and low speed modes of propulsion. This efficiency is defined as the ratio of the average useful work obtained during one cycle of propeller operation to the average power input required to sustain the motion of the propeller during the cycle.

Sensitivity of sturgeons to environmental hypoxia: a review of physiological and ecological evidence

In this essay, three lines of evidence are developed that sturgeons in the Chesapeake Bay and elsewhere are unusually sensitive to hypoxic conditions: 1. In comparison to other fishes,sturgeons have a limited behavioral and physiological capacity to respond to hypoxia. Basal metabolism, growth, feeding rate, and survival are sensitive to changes in oxygen level, which may indicate a relatively poor ability of sturgeons to oxyregulate. 2. During summertime, temperatures >20°C amplify the effect of hypoxia on sturgeons and other fishes due to a temperature oxygen "squeeze" (Coutant 1987). In bottom waters, this interaction results in substantial reduction of habitat; in dry years, sturgeon nursery habitats in the Chesapeake Bay may be particularly reduced or even eliminated. 3. While evidence for population level effects due to hypoxia is circumstantial, there are corresponding trends between the absence of Atlantic sturgeon reproduction in estuaries like the Chesapeake Bay where summertime hypoxia predominates on a system-wide scale. Also, the recent and dramatic recovery of shortnose sturgeon in the Hudson River (4-bid increase in abundance from 1980 to1995) may have been stimulated by improvement of a large portion of the nursery habitat that was restored from hypoxia to normoxia during the period 1973-1978.

Preparação de microesferas poliméricas à base de estireno, acetato de vinila e divinilbenzeno com propriedades magnéticas

Microesferas poliméricas magnéticas à base de estireno (STY), divinilbenzeno (DVB), acetato de vinila (VAc) e ferro foram preparadas via polimerização em suspensão e semissuspensão. Foram estudadas as influências da concentração de VAc adicionado na polimerização e a presença de ferro sobre as características das partículas poliméricas obtidas. Estas partículas foram caracterizadas por espectrometria de absorção na região do infravermelho (FT-IR), análise térmica (TGA/DTA), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Foram obtidas com sucesso microesferas poliméricas com propriedades magnéticas à base de estireno, divinilbenzeno e acetato de vinila. Estes materiais apresentaram bom controle morfológico, com maior rendimento na faixa de 120 a 75 m. Apresentaram também boas propriedades magnéticas (22,62 a 73,75 emu/g) com comportamento próximo de materiais superparamagnéticos e boa estabilidade térmica (444 C)

Síntese e caracterização de copolímeros à base de poli(metacrilato de metila) e divinilbenzeno com propriedades magnéticas

Nesta dissertação, foram sintetizados copolímeros à base de poli(metacrilato de metila) (PMMA), divinilbenzeno (DVB) com propriedades magnéticas pela técnica de polimerização em suspensão. O material utilizado para conferir propriedade magnética foi o ferro. Foi estudada a influência das variáveis reacionais para a formação de microesferas (ordem de adição das fases orgânica e aquosa e a dispersão do ferro antes e após a pré-polimerização), o efeito da concentração de ferro adicionado na polimerização, a influência da razão molar MMA/DVB na formação do copolímero, o efeito do tipo de agente de suspensão e a velocidade de agitação para a síntese dos copolímeros. Os copolímeros foram caracterizados quanto à morfologia, estabilidade térmica, teor de ferro incorporado, distribuição de tamanho de partículas, propriedades magnéticas, área superficial, volume e tamanho de poros. As análises de propriedades magnéticas mostraram que os materiais obtidos não apresentaram ciclos de histerese, estando assim próximos de um material com propriedades superparamagnéticas, com magnetização de saturação entre 8,0 e 13,0 emu/g. Os copolímeros sintetizados com velocidade de agitação 500 RPM, temperaturade 90 C, tempo de polimerização de 24h, monômeros MMA/DVB 50/50 (% molar); razão volumétrica fase orgânica/fase aquosa 1/3, diluente heptano, grau de diluição 100% apresentaram melhor controle morfológico, melhor magnetização de saturação, tamanho de partículas menores e maior tamanho de poros

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

Nuclear structure effects in internal conversion

Experimental studies of nuclear effects in internal conversion in Ta¹⁸¹ and Lu¹⁷⁵ have been performed. Nuclear structure effects (“penetration” effects), in internal conversion are described in general. Calculation of theoretical conversion coefficients are outlined. Comparisons with the theoretical conversion coefficient tables of Rose and Sliv and Band are made. Discrepancies between our results and those of Rose and Sliv are noted. The theoretical conversion coefficients of Sliv and Band are in substantially better agreement with our results than are those of Rose. The ratio of the M1 penetration matrix element to the M1 gamma-ray matrix element, called λ, is equal to + 175 ± 25 for the 482 keV transition in Ta¹⁸¹ . The results for the 343 keV transition in Lu¹⁷⁵ indicate that λ may be as large as – 8 ± 5. These transitions are discussed in terms of the unified collective model. Precision L subshell measurements in Tm¹⁶⁹ (130keV), W¹⁸² (100 keV), and Ta¹⁸¹ (133 keV) show definite systematic deviations from the theoretical conversion coefficients. The possibility of explaining these deviations by penetration effects is investigated and is shown to be excluded. Other explanations of these anomalies are discussed.

Preparação e caracterização de bionanocompósitos à base de gelatina e magnetita reticulados com sacarose

Nesta dissertação, foram estudadas a preparação e a caracterização debionanocompósitos à base de gelatina e magnetita. Sacarose foi empregada comoagente de reticulação e gelatina tipo A e gelatina tipo B foram comparadas nautilização para a preparação das microesferas por meio de emulsão água-em-óleo.As microesferas foram caracterizadas por VSM, DSC, TGA, FTIR, testes deinchamento, espectroscopia de absorção atômica, microscopia ótica e microscopiaeletrônica de varredura. Um planejamento de experimentos variando-se aconcentração de gelatina e de sacarose, a temperatura e a velocidade de agitaçãofoi realizado a fim de encontrar quais parâmetros influenciam o diâmetro dasmicroesferas. A concentração de gelatina e velocidade de agitação foram osparâmetros diretamente associados com os tamanhos de partículas. A distribuiçãode tamanho das partículas revelou que o diâmetro das microesferas variou de 5 a 60micrômetros, com predominância na faixa de 11 a 30 micrômetros. A extensão dareticulação foi aumentada com o aumento do tempo de aquecimento na etapa depreparação das microesferas. Todos os bionanocompósitos apresentaramsuperparamagnetismo. Os resultados mostraram que não há diferença significativa entre a utilização de gelatina do tipo A e gelatina do tipo B. Além disso, o estudo de reticulação degelatina revelou que, ao contrário do que diz a literatura, a sacarose não é umagente de reticulação para as cadeias proteicas, pois não foram encontradasevidências de uma reação química entre a sacarose e gelatina

An indexed bibliography of papers on tagging of tunas and billfishes

Two working parties, the Working Party on Tuna Tagging in the Pacific and Indian Oceans and the Working Party on Tuna Tagging in the Atlantic and Adjacent Seas, were formed by the Food and Agriculture Organization (FAD) of the United Nations in 1966 (Anonymous, 1966c). The conveners of these working parties were Dr. James Joseph of the Inter-American Tropical Tuna Commission (IATTC) and Mr. FrankJ. Mather, III, of the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). In 1969 it was recommended that the working parties direct their attention toward billfishes, as well as tunas (Anonymous, 1969h: 5). One report (Joseph and working party, 1969) was published by the Pacific and Indian Oceans group and two (Mather and working party, 1969 and 1972) were published by the Atlantic Ocean and adjacent seas group. Each of the three working party reports included a bibliography of tuna and billfish tagging. The compiler of this bibliography, beginning in 1970, prepared numerous memoranda to the members of the working party, most of which included lists of papers on tuna and billfish tagging which had come to his attention, either directly or through members of the working party. The bibliographies in the three working party reports and the lists of references in the memoranda form the basis for the present bibliography.

Diseño de catalizadores bifuncionales para el proceso de hidrocraqueo de poliestireno en fase líquida aplicado a la valorización de residuos plásticos

356 p.

Obtenção de resinas sulfofosforiladas com propriedades biocidas

Neste trabalho, foram preparadas resinas contendo o grupo sulfofosforila a partir de copolímeros de estireno e divinilbenzeno (Sty-DVB). O copolímero sintetizado Sty-DVB foi modificado com PCl3 e AlCl3 durante 15 horas de reação em diferentes condições de temperatura e razão molar P/Al. Os copolímeros fosforilados obtidos nas diferentes condições tiveram o teor de fósforo dosado por espectrofotometria para avaliar a extensão da modificação, sendo também caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), termogravimetria, microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A resina fosforilada otimizada de maior percentual de fósforo incorporado foi obtida empregando-se o tempo de reação de 15 horas, temperatura de 50 C e razão molar P/Al = 1/1,5. Essas condições otimizadas de fosforilação foram empregadas para obtenção da resina fosforilada RMF em larga escala. A resina fosforilada foi modificada com CS2 à temperatura ambiente em diferentes condições de tempo e quantidade molar adicionada do agente de sulforação (CS2). A resina sulfofosforilada otimizada de maior percentual de enxofre incorporado, determinado por análise elementar, foi obtida empregando-se o tempo de reação de 6 dias e adição de 15 mL de CS2, à temperatura ambiente. As resinas sulfofosforiladas foram também caracterizadas por FTIR, termogravimetria, MO e MEV, e tiveram a capacidade biocida avaliada através da determinação do número de células viáveis utilizando a técnica de contagem em placa junto à suspensão de Escherichia coli (ATCC25922TM, tipo selvagem). A maior capacidade biocida foi observada na resina sulfofosforilada com maior teor de enxofre incorporado

Use of non-natal estuaries by migratory striped bass (Morone saxatilis) in summer

For most migratory fish, little is known about the location and size of foraging areas or how long individuals remain in foraging areas, even though these attributes may affect their growth, survival, and impact on local prey. We tested whether striped bass (Morone saxatilis Walbaum), found in Massachusetts in summer, were migratory, how long they stayed in non-natal estuaries, whether observed spatial patterns differed from random model predictions, whether fish returned to the same area across multiple years, and whether fishing effort could explain recapture patterns. Anchor tags were attached to striped bass that were caught and released in Massachusetts in 1999 and 2000, and recaptured between 1999 and 2007. In fall, tagged striped bass were caught south of where they were released in summer, confirming that fish were coastal migrants. In the first summer, 77% and 100% of the recaptured fish in the Great Marsh and along the Massachusetts coast, respectively, were caught in the same place where they were released. About two thirds of all fish recaptured near where they were released were caught 2–7 years after tagging. Our study shows that smaller (400–500 mm total length) striped bass migrate hundreds of kilometers along the Atlantic Ocean coast, cease their mobile lifestyle in summer when they use a relatively localized area for foraging (<20 km2), and return to these same foraging areas in subsequent ye